Ученые проследили путь «пылинки» через новорожденную Солнечную систему

Группа исследователей под руководством Университета Аризоны (США) воссоздала подробную историю частицы, образовавшейся во время зарождения Солнечной системы более 4,5 миллиардов лет назад. Полученные данные рассказывают о ключевых процессах, лежащих в основе формирования планетных систем, многие из которых до сих пор не ясны до конца, сообщает портал EurekAlert!. Результаты исследования опубликованы в журнале The Planetary Science Journal.

Обратившись к квантовой механике и термодинамике, ученые смоделировали условия, в которых двигалась пылинка, когда Солнечная система представляла собой вращающийся диск из газа и пыли, известный как протопланетный диск, или солнечная туманность. Авторы работы сопоставили прогнозы модели с подробным анализом химического состава и кристаллической структуры образца, а также с моделью того, как вещество переносилось в солнечной туманности – и смогли проследить путешествие пылинки и условия окружающей среды, которые сформировали ее на этом пути.

«Пылинка», которую исследовали ученые, богата кальцием и алюминием, или CAI. Эта частица является одним из включений, обнаруженных в образце метеорита Альенде, упавшего над мексиканским штатом Чиуауа в 1969 году. CAI представляют особый интерес, потому что они считаются одними из первых твердых тел, образовавшихся в Солнечной системе более 4,5 миллиардов лет назад.

Подобно тому, как штампы в паспорте рассказывают историю перемещений путешественника и остановок по пути, микро- и атомные структуры образцов открывают запись истории их формирования, которая контролировалась коллективной средой, в которой они находились.

Команда проанализировала состав включений, встроенных в метеорит, с помощью передовых сканирующих электронных микроскопов с атомным разрешением и обнаружила, что включения состоят в основном из минералов, известных как шпинель и перовскит, которые также встречаются в горных породах на Земле и изучаются в качестве материалов-кандидатов для таких приложений, как микроэлектроника и фотоэлектрическая энергия.

Подобные виды твердых веществ встречаются в других типах метеоритов, известных как углеродистые хондриты, которые особенно интересны планетологам, так как они являются остатками образования Солнечной системы и содержат органические молекулы, в том числе те, которые, возможно, послужили исходным материалом для жизни.

Точный анализ пространственного расположения атомов позволил команде очень подробно изучить структуру лежащих в основе кристаллических структур. К удивлению ученых, некоторые результаты расходились с текущими теориями о физических процессах, которые, как считается, активны внутри протопланетных дисков, что побудило их копать глубже.

Основываясь на данных, которые авторы смогли извлечь из своих образцов, они пришли к выводу, что частица сформировалась в области протопланетного диска недалеко от того места, где сейчас находится Земля, а затем совершила путешествие ближе к Солнцу, где она становилась все более горячей. После частица отправилась в обратном направлении и оказалась в более прохладных местах, подальше от молодого Солнца. В конце концов, она выросла в астероид, который позже распался на части.

[Иллюстрация: HEATHER ROPER]